Физики из Индии и Великобритании установили, что YbSb2 нарушает симметрию времени. Ранее считалось, что такое поведение характерно лишь для сверхпроводников второго типа.
Международная команда физиков, возглавляемая учеными Индийского института научного образования и исследований в Бхопале, впервые выявила нарушение симметрии обращения времени в сверхпроводнике первого типа. Результаты их работы были опубликованы в журнале Physical Review Letters, речь идет о соединении иттербия и сурьмы YbSb2.
Сверхпроводники делятся на два класса. Материалы первого типа полностью выталкивают магнитное поле и считаются хорошо изученной классикой. Сверхпроводники второго типа допускают проникновение поля внутрь в виде тонких вихрей, и именно среди них ученые обычно обнаруживают «необычную» сверхпроводимость. Одним из основных признаков такого поведения является спонтанное нарушение симметрии обращения времени. В этом случае физические процессы в материале перестают выглядеть одинаково, если мысленно запустить время в обратном направлении. На практике это проявляется так: внутри образца само собой возникает слабое магнитное поле, хотя внешнего поля не существует. Авторы подчеркивают, что до сих пор подобный эффект наблюдали, как правило, в сверхпроводниках второго типа.
Чтобы изучить YbSb2, исследователи вырастили монокристаллы соединения и охладили их почти до абсолютного нуля. Затем они применили метод мюонной спектроскопии. Мюоны — нестабильные элементарные частицы, которые внедряются в образец. Они способны улавливать даже очень слабые внутренние магнитные поля и таким образом служат сверхчувствительными зондами. Измерения показали, что при переходе материала в сверхпроводящее состояние в нем возникает спонтанное внутреннее поле. Это является прямым доказательством нарушения симметрии времени.
В исследовании также участвовали специалисты Индийского технологического института в Канпуре, Уорикского университета и британского исследовательского центра ISIS при Лаборатории Резерфорда — Эплтона. Теоретики группы рассчитали электронную структуру YbSb2 и пришли к выводу, что это топологический металл. У таких материалов электроны ведут себя особым образом, и это свойство устойчиво к небольшим дефектам в кристалле. По мнению авторов, электронные пары в YbSb2 могут находиться в необычном триплетном состоянии. Если это подтвердится, на поверхности материала могут существовать майорановские моды — особые квантовые состояния, которые давно ищут для топологических квантовых компьютеров.
Пока это предположение, а не установленный факт. Однако если оно окажется верным, такие материалы теоретически могут помочь в создании кубитов, защищенных от случайных ошибок. На данный момент именно ошибки остаются главной проблемой квантовых вычислений. Более того, открытие демонстрирует, что даже классические сверхпроводники первого типа могут скрывать экзотические квантовые свойства.
Фото: hi-tech.mail.ru